Занятие 1 Тема источники оптического излучения

1.1.1. Спектр как характеристика цвета
В природе излучение от различных источников света редко является монохро-
матичным, т. е. представленным излучением только одной определенной длины
волны, а имеет довольно сложный спектральный состав: в нем присутствуют из-
лучения самых различных длин волн. Если представить эту картину в виде гра-
фика, где по оси ординат будет отложена длина волны, а по оси абсцисс — интен-
сивность, то мы получим зависимость, называемую спектром излучения. Спектр
поверхностей окрашенных предметов определяется как зависимость коэффициен-
та отражения ρ от длины волны λ, для прозрачных материалов — коэффициента
пропускания τ от длины волны, а для источников света — интенсивности излуче-
ния от длины волны. Примеры спектров отражения некоторых красок и спектров
излучения различных источников света приведены на рис. 1.2–1.3.
По форме спектральной кривой можно судить о цвете излучения, отраженного
от поверхности предмета или испускаемого самосветящимся источником света. Чем
бо_лее эта кривая будет стремиться к прямой линии, тем бо_льше цвет излучения будет
приближаться к ахроматическому. Чем меньше либо бо_льше будет амплитуда спек-
тра, тем цвет излучения или предмета будет менее или бо _лее ярким. Если спектр
излучения равен нулю во всем диапазоне за исключением определенной узкой его
части, мы будем наблюдать так называемый чистый спектральный цвет, соответ-
Рис. 1.3. Примеры спектрального распределения интенсивности
излучения различных источников света: свет от ясного голубого
неба, усредненный дневной свет, свет лампы
ствующий монохроматическому излучению, испускаемому в очень узком диапазоне
длин волн.
В результате сложных процессов взаимодействия светового потока с атмос-
ферой, окружающими предметами и другими световыми потоками энергетиче-
ский спектр излучения реальных предметов, как правило, приобретает гораздо
более сложную форму. В природе фактически нельзя встретить чистые цвета. К
примеру, даже если принять излучение солнца в полдень за эталон белого цвета,
то и оно на самом деле окажется не белым, а имеющим ту или иную окраску, воз-
никающую вследствие изменения спектрального состава солнечного излучения
в процессе его прохождения сквозь толщу земной атмосферы. Молекулы возду-
ха, а также находящиеся в атмосфере частички пыли и воды взаимодействуют с
потоком солнечного излучения, причем этот процесс зависит от длины волны.
Поэтому в вечерние и утренние часы, когда солнце находится низко над горизон-
том и солнечные лучи должны проходить большее расстояние в атмосфере, чем в
полдень, солнечный свет кажется нам не белым, а желтоватым, а освещенные им
предметы — окрашенными в различные оттенки желтого, оранжевого, розового
и красного. Это происходит из-за того, что атмосфера поглощает коротковолно-
вую (условно синюю) и свободно пропускает длинноволновую (условно красную)
составляющую излучения солнца.
Цвет предметов зависит от источника света, освещающего поверхность данно-
го предмета. Точнее, световое излучение, отраженное от поверхности предмета либо
прошедшее через нее и формирующее в зрительном аппарате ощущение цвета это-
го предмета, зависит как от свойств самого предмета отражать либо поглощать свет
в зависимости от длины волны, так и от свойств источника света (рис. 1.4). Поэто-
му при проведении цветовых измерений необходимо всегда учитывать используемое
при этом освещение и по возможности пользоваться только стандартными источни-
ками света, причем не применять одновременно несколько разнотипных источников.
То же самое касается любых работ с цветными изображениями, когда необходимо
обеспечить высокую точность цветопередачи.
Более подробно спектры различных источников света и взаимодействие свето-
вого потока с поверхностями окрашенных предметов рассмотрены в [3].